Preparasi Core-Shell Fe3O4@SiO2 Terimobilisasi Ditizon untuk Adsorpsi Ion Logam Cu(II)

Ardeya Septiya Putri, Prof. Drs. Mudasir, M.Eng., Ph.D. ; Dr. rer. nat. Adhitasari Suratman, S.Si. M.Si.

2025 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Pada penelitian ini telah dikaji modifikasi adsorben berbasis core-shell Fe3O4@SiO2 yang diimobilisasi dengan ditizon untuk adsorpsi ion logam Cu(II). Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efektivitas dan karakteristik dari adsorben core-shell Fe3O4@SiO2 terimobilisasi ditizon dalam mengadsorpsi ion logam Cu(II) serta memahami mekanisme interaksi yang terjadi selama proses adsorpsi. Penelitian diawali dengan sintesis magnetit (Fe3O4), sintesis silika (SiO2), sintesis core-shell Fe3O4@SiO2, dan imobilisasi ditizon pada permukaan core-shell Fe3O4@SiO2. Karakterisasi adsorben dilakukan dengan metode XRF, FTIR, XRD, SEM-EDS mapping, TEM, dan VSM.

Parameter yang mempengaruhi adsorpsi seperti pH larutan, dosis adsorben, waktu kontak, dan konsentrasi awal adsorbat dipelajari secara sistematis. Kinetika adsorpsi dianalisis menggunakan model kinetika orde satu semu dan orde dua semu, sedangkan isoterm adsorpsi dianalisis dengan model Langmuir, Freundlich, dan Temkin. Studi desorpsi sekuensial dilakukan dengan berbagai pelarut untuk mengidentifikasi jenis interaksi antara adsorben dengan ion Cu(II).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa material core-shell Fe3O4@SiO2 berhasil disintesis dan ditizon berhasil diimobilisasi pada permukaannya. Kajian adsorpsi menunjukkan kondisi optimum untuk adsorpsi ion Cu(II) pada core-shell Fe3O4@SiO2 (CS) dan core-shell Fe3O4@SiO2 terimobilisasi ditizon (CS-DTZ) adalah pada pH 4, dosis adsorben 1,75 dan 1,5 g L-1, waktu kontak 90 menit, dan konsentrasi awal Cu(II) sebesar 60 mg L-1. Kinetika adsorpsi ion Cu(II) pada kedua adsorben mengikuti model kinetika orde kedua semu Ho dan McKay dengan nilai konstanta laju (k) sebesar 1,39 x 10-2 dan 0,8 x 10-2 g mg-1 menit-1. Model isoterm adsorpsi Cu(II) pada kedua adsorben mengikuti model isoterm Langmuir dengan nilai kapasitas adsorpsi sebesar 27,78 dan 34,36 mg g-1. Hasil desorpsi sekuensial menunjukkan bahwa mekanisme adsorpsi Cu(II) pada kedua adsorben melibatkan interaksi elektrostatik, ikatan hidrogen, dan kompleksasi. 

This study investigates the modification of a core-shell Fe3O4@SiO2 based adsorbent, immobilized with dithizone for the adsorption of Cu(II) metal ions. The aim of this research is to evaluate the effectiveness and characteristics of the dithizone-immobilized Fe3O4@SiO2 core-shell adsorbents for adsorbing Cu(II) metal ions and to understand the interaction mechanisms involved during the adsorption process. The research begins with the synthesis of magnetite (Fe3O4), the synthesis of silica (SiO2), the synthesis of Fe3O4@SiO2 using the core-shell method, and the immobilization of dithizone on the Fe3O4@SiO2 surface. Characterization of the adsorbents was carried out using XRF, FTIR, XRD, SEM-EDS mapping, TEM, and VSM methods.

The effects of various parameters on adsorption, including pH, adsorbent dosage, contact time, and initial adsorbate concentration, were systematically studied. Adsorption kinetics were analyzed using the pseudo first order and pseudo second order kinetic models, while adsorption isotherms were evaluated using the Langmuir, Freundlich, and Temkin models. Sequential desorption studies using different solvents were conducted to identify the types of interactions between the adsorbents and Cu(II) ions.

The results showed that the core-shell Fe3O4@SiO2 material was successfully synthesized and dithizone was effectively immobilized on its surface. Adsorption studies revealed that the optimum conditions for Cu(II) adsorption onto Fe3O4@SiO2 (CS) and dithizone-immobilized Fe3O4@SiO2 (CS-DTZ) were achieved at pH 4, an adsorbent dosage of 1.75 and 1.5 g L-1, a contact time of 90 minutes, and an initial Cu(II) concentration of 60 mg L-1. The adsorption kinetics of Cu(II) on both adsorbents followed the pseudo-second-order model proposed by Ho and McKay, with the rate constant (k) expressed in 1.39 x 10-2 dan 0.8 x 10-2 g mg-1 menit-1. The adsorption isotherms fitted the Langmuir model, with a maximum adsorption capacity of  27.78 and 34.36 mg g-1. Sequential desorption indicated that the adsorption mechanism involved hydrogen bonding, electrostatic interactions, and complexation.

Kata Kunci : core-shell, ditizon, Fe3O4, ion logam Cu(II), SiO2